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第1章 燃料电池概述 1

1.1 燃料电池历史回顾 1

1.1.1 燃料电池的定义 1

1.1.2 燃料电池发展历程简介 2

1.2 燃料电池基础 7

1.2.1 燃料电池的工作原理 7

1.2.2 燃料电池的特点 9

1.2.3 燃料电池的分类 11

1.2.3.1 碱性燃料电池（AFC） 12

1.2.3.2 质子交换膜燃料电池（PEMFC） 13

1.2.3.3 磷酸燃料电池（PAFC） 16

1.2.3.4 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC） 18

1.2.3.5 固体氧化物燃料电池（SOFC） 19

1.3 燃料电池热力学 23

1.3.1 理论效率的计算 24

1.3.1.1 理论效率 24

1.3.1.2 燃料电池与热机效率的比较 24

1.3.1.3 燃料电池电动势 26

1.3.2 电池电动势与温度的关系 26

1.3.3 电池电动势与压力的关系 27

1.4 电极过程动力学 30

1.4.1 极化与过电势 30

1.4.2 活化过电势 31

1.4.2.1 活化极化与Tafel方程 31

1.4.2.2 减少活化极化的途径 34

1.4.3 浓差过电势 34

1.4.4 欧姆过电势 36

1.4.5 燃料电池的极化曲线 37

1.5 燃料电池效率 39

1.5.1 燃料电池的实际效率 39

1.5.2 燃料电池系统的实际效率 40

第2章 H2O2基燃料电池 42

2.1 H2O2基燃料电池概述 44

2.2 金属－H2O2半燃料电池 44

2.2.1 金属半燃料电池的工作原理 44

2.2.2 金属半燃料电池的特点 46

2.2.3 金属－H2O2半燃料电池 47

2.2.3 金属－H2O2半燃料电池的阳极材料 49

2.2.4 Al-H2O2半燃料电池 53

2.2.5 Mg-H2O2半燃料电池 55

2.3 直接醇类－H2O2燃料电池 56

2.3.1 直接甲醇燃料电池的发展 56

2.3.2 直接甲醇－H2O2燃料电池的工作原理 59

2.3.3 直接甲醇－H2O2燃料电池的结构 59

2.3.4 直接甲醇－H2O2燃料电池优点 60

2.3.5 直接醇类－H2O2燃料电池的阳极 61

2.4 直接硼氢化物－H2O2燃料电池 66

2.4.1 直接硼氢化钠－H2O2燃料电池的发展 66

2.4.2 直接硼氢化钠－H2O2燃料电池的工作原理 69

2.4.3 直接硼氢化钠－H2O2燃料电池的结构 69

2.4.4 直接硼氢化钠－H2O2燃料电池的阳极催化剂 71

2.4.5 直接硼氢化钠－H2O2燃料电池的面临的问题 73

2.5 直接肼－H2O2燃料电池 74

2.5.1 直接肼燃料电池发展史 74

2.5.2 直接肼－H2O2燃料电池原 75

2.5.3 直接肼燃料电池体系结构 76

2.5.4 直接肼燃料电池阳极催化剂 76

第3章 H2O2电还原反应及其催化材料 78

3.1 H2O2电还原反应及其电极动力学 78

3.2 H2O2电还原催化剂 80

3.2.1 对H2O2电还原催化剂的要求 80

3.2.2 H2O2电还原催化剂的分类 81

3.3 负载型贵金属纳米催化材料的制备方法 82

3.3.1 浸渍法 83

3.3.2 离子交换法 86

3.3.3 溶胶凝胶法 88

3.3.4 沉淀法 88

3.3.5 液相还原法 92

3.3.6 固相反应法 93

3.4 负载型贵金属纳米催化材料的表征 93

3.4.1 纳米材料表征主要仪器 94

3.4.2 纳米材料表征方法 96

第4章 纳米Pd上H2O2电还原行为研究 106

4.1 实验试剂及仪器 106

4.2 催化剂表征 109

4.2.1 TEM表征 109

4.2.2 XRD表征 109

4.3 电极制备 110

4.4 电极表征 110

4.4.1 SEM表征 110

4.4.2 电化学表征 111

4.5 H2O2电还原活性测试 112

4.6 纳米Pd上H2O2电还原反应 112

4.6.1 旋转圆盘电极上的H2O2还原反应 112

4.6.2 H2O2浓度影响 115

4.6.3 H＋浓度影响 117

4.6.4 反应温度影响 119

4.6.5 电解质阴离子影响 122

4.7 小结 123

第5章 纳米Ru上H2O2电还原行为研究 125

5.1 实验试剂及仪器 125

5.2 催化剂表征 125

5.2.1 TEM表征 125

5.2.2 XRD表征 126

5.3 电极制备 127

5.4 电极表征 127

5.4.1 SEM表征 127

5.4.2 电化学表征 128

5.5 H2O2电还原活性测试 129

5.6 纳米Ru催化性能测试 129

5.6.1 纳米Ru上典型的H2O2电还原曲线 129

5.6.2 H2O2浓度影响 130

5.6.3 H＋浓度影响 131

5.6.4 反应温度影响 132

5.6.5 电解质阴离子影响 134

5.6.6 氧化－还原处理影响 134

5.7 小结 135

第6章 碳载Pd及Pd-Ru催化剂的制备及性能 137

6.1 实验试剂及仪器 138

6.2 催化剂的制备 138

6.2.1 碳载体预处理 138

6.2.2 催化剂制备 138

6.2.2.1 Pd/C催化剂制备 138

6.2.2.2 碳载Pd-Ru催化剂制备 139

6.3 电极制备 139

6.4 H2O2电还原活性测试 139

6.5 不同制备方法对Pd/C催化剂性能影响 140

6.5.1 催化剂表征 140

6.5.2 不同方法制备的Pd/C催化剂上H2O2电还原反应性能 142

6.6 碳载体前处理对Pd/C催化剂性能的影响 143

6.6.1 催化剂表征 143

6.6.2 碳载体处理前后的Pd/C催化H2O2电还原反应性能 145

6.7 热处理对Pd/C催化剂性能的影响 146

6.7.1 催化剂表征 146

6.7.2 热处理前后的Pd/C催化H2O2电还原反应性能 148

6.8 碳载Pd－Ru催化剂 149

6.8.1 不同比例的碳载Pd-Ru催化剂的表征 149

6.8.2 碳载Pd－Ru催化剂对H2O2电还原反应的催化性能 153

6.9 小结 154

第7章 Mg-H2O2半燃料电池组装及性能测试 155

7.1 实验试剂及仪器 155

7.2 Mg-H2O2半燃料电池组装与测试 156

7.2.1 质子交换膜的预处理 156

7.2.2 电池电极制备 156

7.2.3 电池组装 157

7.2.4 电池性能测试 157

7.3 电极表征 158

7.4 单池性能测试 159

7.4.1 Pd，Ru比例对电池性能的影响 159

7.4.2 H2O2浓度影响 160

7.4.3 H2SO4浓度影响 162

7.4.4 流速影响 163

7.4.5 温度影响 165

7.4.6 稳定性测试 166

7.5 小结 168

第8章 电化学测量 169

8.1 电化学测量概述 169

8.1.1 电化学测量方法及其发展史 169

8.1.2 电化学测量基本原则 170

8.1.3 电化学测量的主要步骤 170

8.2 电化学测量实验的基本知识 171

8.2.1 电极电势的测量 171

8.2.2 电流的测量和控制 171

8.2.3 参比电极 172

8.2.4 典型的研究电极的特性 173

8.3 电化学测量技术 175

8.3.1 基本的电化学变量：电压、电流和时间 176

8.3.2 电流－电压测量法 176

8.3.3 电化学阻抗谱法 177

8.3.4 循环伏安法 179

参考文献 183